• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1993.05a
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• pp.96-100
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• 1993

상용 모사기인 ASPEN PLUS를 이용하여 메탄올을 원료로 한 고체 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템의 정상상태 전산 모사를 실시하여 최적의 설계를 시도하였다. 연료전지 본체의 모사를 위하여 USER block과 FORTRAN block을 작성하였으며, 다른 공정은 ASPEN PLUS에서 제공되는 모델을 사용하였다. 모사 결과, 실제 경우와 근사한 값을 얻었으며, 이를 근거로 하여 조업조건에 따른 출력의 변화를 살펴봄으로써 효율을 최대로 하는 각 단위공정의 최적 조업조건을 찾아내었다. 이로부터 향후 실용화될 국내의 고체 고분자 전해질 연료전지 발전 시스템에 대한 기본 자료를 제시할 수 있으며, 개발되는 공정은 고온으로 조작되는 개질기의 열을 효율적으로 회수하여 이용함으로써 공정의 에너지 효율을 높이도록 하여야 한다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 2002.05a
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• pp.115-119
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• 2002

고분자 전해질 연료전지는 전해질로 고체고분자막을 사용하는 연료전지로 고분자막은 수소 이온의 활발한 전달을 위해 일정량의 수분이 존재해야 한다. 따라서 연료전지의 운전 중에 고분자막은 항상 수화되어 있어야 하며 수분이 부족하게 되면 수소이온 전도도가 떨어지고, 막의 수축으로 인해 전극과 막 계면의 저항이 증가한다. 반대로 수분이 많이 존재하면 촉매 표면에 반응기체의 확산이 어려워져 전지 성능이 감소하게 된다.(중략)

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.59 no.5
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• pp.413-422
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• 2015

Proton exchange membrane (PEM), which transfers proton from the anode to the cathode, is the key component of the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). Nafion is widely used as PEM due to its high proton conductivity as well as excellent chemical and physical stabilities. However, its high cost and the environmental hazards limit the commercial application in PEMFCs. To overcome these disadvantages, various alternative polymer electrolytes have been investigated for fuel cell applications. We used densely sulfonated polymers to maximize the ion conductivity of the corresponding membrane. To overcome high swelling, dipole-dipole interaction was used by introducing nitrile groups into the polymer backbone. As a result, physically-crosslinked membranes showed improved swelling ratio despite of high water uptake. All the membranes with different hydrophilic-hydrophobic compositions showed higher conductivity, despite their lower IEC, than that of Nafion-117.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 2004.03a
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• pp.123-134
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• 2004

연로로부터 화학에너지를 직접 전기에너지로 바꾸는 연료전지(Fuel Cells)중 고체형 고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC)와 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC)는 효율이 높고, zero emission 가능성으로 차세대 수송용 전원으로 각광받고 있는 미래 환경친화적 에너지원이다. 수소와 산소(또는 공기)와의 반응을 이용한 것이 PEMFC이고, 수소를 연료로 쓰지 않고 액체상 메탄올을 직접 연료로 사용하는 것이 DMFC이다. (중략)

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.39-42
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• 2007

Hydrogen fuel cell is clean and efficient technology along with high energy densities. While there are many different types of fuel cells, the proton exchange membrane fuel cell stands out as one of the most promising for transportation and small stationary applications. This paper focuses on design of bipolar plate for proton exchange membrane fuel cell. The bipolar plate model is realistically and accurately simulated velocity distribution, current density distribution and its effect on the PEMFC system using CFD tool FLUENT.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.150-153
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• 2009

Anion exchange polymer electrolyte pore-filling membranes consisting of the whole hydrocarbon materials were prepared by photo polymerization with various quaternary ammonium cationic monomers and characterized on the properties for applying to solid alkali fuel cell (SAFC). Hydrocarbon porous substrates such as polyethylene were used for the preparation of the pore-filling membranes. The hydroxyl ion conductivity of the polymer electrolyte membranes prepared in this research was dependent on the composition ratio of an electrolyte monomer and crosslinking agents used for polymerization. Furthermore, these pore-filling membranes have commonly excellent properties such as smaller dimensional affects when swollen in solvents, higher mechanical strength, lower fuel crossover through the membranes, and easier preparation process than those of traditional cast membranes.

• JOURNAL OF ELECTRICAL WORLD
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• s.320
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• pp.66-71
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• 2003

연료전지는 환경에 친화적인 새로운 에너지기기로서, 업무$\cdot$가정용 전원, 자동차 등의 이동전원, 전자기기용 전원 등 많은 분야에 보급이 기대되고 있다. 그 중에서도 고체고분자 연료전지(이하 ''PEFC''라 함)는, 전해질이 고체로 취급하기 쉽고, 더욱이 동작온도가 실온(室溫)에 가까우며 값이 싸고 소용량화$\cdot$운전유연성이 기대되어, 산$\cdot$학$\cdot$연에서 개발이 활발히 추진되고 있다. PEFC 전원의 실용화는, 가정용으로 대표되는 소용랑 코제너레이션 전원으로 먼저 시작될 것으로 생각된다. 구체적으로는, 1kW 출력수준의 코제너레이션 전원 겸 급탕기(給湯器)를 가정에 설치하여 배열(背熱)을 유효 이용함으로써 연료비와 $CO_2$ 배출량을 경감하는 것이다. 여기서는, 이러한 가정용 전원에 대하여 우선 첫째로 전원 운용에 관련된 계산$\cdot$검토를 실시하고 연료비/$CO_2$ 배출량의 삭감효과를 조사했다. 그 결과에 의하면, 예상했던 대로 도입효과가 크게 기대되는 한편, 그 효과는 연료단가와 운전 상황에 따라서도 크게 좌우된다. 어떠한 환경에서도 확실하게 메리트가 있도록 전원의 가일층의 성능향상이 요망된다. 그 외에, 전원의 용량과 부분부하에 대한 검토가 중요하다. 또한, 시스템 시험에서는, 1kW 전원을 시험$\cdot$제작하여 성능시험, 코스트분석을 실시했다. 그 결과 배열회수와 전지/직류교환부의 성능으로 시장도입시의 목표에 가까운 것을 알 수 있었다. 한편 저(低)코스트화에 관해서는, 시스템을 간소하게 하는 기술을 개발중에 있다. 연료전지기술은 앞으로의 사회에 매우 중요하며, 보다 좋은 사회의 실현을 위해 개발에 계속 진력해 나갈 것이다.

• Membrane Journal
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• v.25 no.2
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• pp.171-179
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• 2015

Perfluorinated sulfonic acid ionomers (PFSAs) have been widely as solid electrolyte materials for polymer electrolyte membrane fuel cells, since they exhibit excellent chemical durability under their harsh application conditions as well as good proton conductivity. Even PFSA materials, however, suffer from physical failures associated with repeated membrane swelling and deswelling, resulting in fairly reduced electrochemical lifetime. In this study, pore-filling membranes are prepared by impregnating a Nafion ionomer into the pore of a porous PTFE support film and their fundamental characteristics are evaluated. The developed pore-filling membranes exhibit extremely high proton conductivity of about $0.5S\;cm^{-1}@90^{\circ}C$ in liquid water.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.309-311
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• 2007

Supramolecules containing double hydrogen bonding sites at their both chain ends were self-polymerized to become solid state polymer and were utilized to improve the efficiency of solid state DSSCs. Hydrogen bonding sites were attached at the chain ends of PEG of Mw=2000, such as pyrimethamine and glutaric acid. The solar cell with the solid state supramolecular polymer electrolyte resulted in the overall energy conversion efficiency of 4.63 % with a short circuit current density $(J_{sc})$ of 10.41 $mAcm^{-2}$, an open circuit voltage $V_{oc}$, of 0.71 V and a fill factor (FF) of 0.62 at one sun condition ([oligomer]:[1-methyl-3-propyl imidazolium iodide (MPII)]:$[I_2]$ = 20 : 1 : 0.19, active area = 0.16 $cm^2$, $TiO_2$ layer thickness = 10 ${\mu}m$). The ionic conductivity of the sol id state electrolyte was $5.11{\times}10^{-4}$ (S/cm). The cell performance was characterized by electrochemical impedance spectroscopy and ionic conductivity.

• New & Renewable Energy
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• v.4 no.1
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• pp.5-10
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• 2008

Hydrogen fuel cell is clean and efficient technology along with high energy densities. While there are many different types of fuel cells, the proton exchange membrane fuel cell stands out as one of the most promising for transportation and small stationary applications. This paper focuses on design of bipolar plate for proton exchange membrane fuel cell. The bipolar plate model is realistically and accurately simulated velocity distribution, current density distribution and its effect on the PEMFC system using CFD tool FLUENT.